家電行業(yè)低功耗測(cè)試解決方案

一、家電能效標(biāo)簽與待機(jī)功耗測(cè)試的關(guān)系

毫無(wú)疑問(wèn)，在大家的日常生活中各式各樣的家用電器為我們的生活帶來(lái)了很多方便，近年來(lái)，大家在購(gòu)買(mǎi)家電的時(shí)候，對(duì)產(chǎn)品的耗電量也越發(fā)的關(guān)注，然而面對(duì)各類花式能效標(biāo)簽，我們選擇哪一款家電才能更加節(jié)能環(huán)保?

那么哪些家電具有中國(guó)能效標(biāo)識(shí)呢?早在2005年，有關(guān)部門(mén)就著手進(jìn)行能效標(biāo)識(shí)的研究和推廣工作。也就是說(shuō)，最早的中國(guó)能效標(biāo)識(shí)從2005年3月1日開(kāi)始執(zhí)行，在當(dāng)時(shí)所涉及的產(chǎn)品只有冰箱和空調(diào)。后來(lái)，陸續(xù)加入了洗衣機(jī)、電熱水器、電磁爐、電飯鍋、平板電腦和微波爐等產(chǎn)品。而有的產(chǎn)品的能效標(biāo)識(shí)如冰箱等等，歷經(jīng)幾代的變革，能效等級(jí)的要求也在不斷提高，從而形式了目前成為大家看到的能效標(biāo)識(shí)。那么，而能效標(biāo)識(shí)中，有的為3級(jí)能效，有的為5級(jí)能效，究竟這些數(shù)字代表著什么意義，用戶又該如何選購(gòu)呢?

1、能效標(biāo)簽是什么，從能效標(biāo)簽選家電靠譜嗎?

能效標(biāo)簽也就是能源效率標(biāo)識(shí)，是耗能產(chǎn)品的附件，表示產(chǎn)品能源效率等級(jí)等性能指標(biāo)的一種信息標(biāo)簽，如圖3.1所示，目的是為用戶和消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)決策提供必要的信息，能夠引導(dǎo)和幫助消費(fèi)者選擇高能效節(jié)能產(chǎn)品。

圖3.1 中國(guó)能效標(biāo)簽

從圖3.1不難發(fā)現(xiàn)，中國(guó)能效標(biāo)識(shí)分為5個(gè)等級(jí)，那么這個(gè)等級(jí)是如何區(qū)分的呢?

l 等級(jí)1表示產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，最節(jié)電，即耗能最低，能效比3.40以上;

l 等級(jí)2表示比較節(jié)電，能效比3.20~3.39;

l 等級(jí)3表示產(chǎn)品的能源效率為我國(guó)市場(chǎng)的平均水平，能效比3.00~3.19;

l 等級(jí)4表示產(chǎn)品能源效率低于市場(chǎng)平均水平，能效比2.80~2.99;等級(jí)5是市場(chǎng)準(zhǔn)入指標(biāo)，低于該等級(jí)要求的產(chǎn)品不允許生產(chǎn)和銷售，能效比2.50~2.79。

能效比主要是指是在額定工況和規(guī)定條件下，空調(diào)進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)實(shí)際制冷量與實(shí)際輸入功率之比。即制冷能效比EER和制熱能效比COP。

制冷量：空調(diào)主機(jī)實(shí)際制冷量。

輸入功率：空調(diào)主機(jī)實(shí)際輸入功率(耗電量)。

制冷量=C×M×ΔT=4.2×103 J/kg℃×M×(T回-T供)

M=Q×h=D×1h=1000Ckg

ΔT=(T回-T供)=(B-A)℃

該數(shù)值的大小反映出不同空調(diào)器產(chǎn)品的節(jié)能情況。能效比數(shù)值越大，表明該產(chǎn)品使用時(shí)所需要消耗的電功率就越小，則在單位時(shí)間內(nèi)，該空調(diào)器產(chǎn)品的耗電量也就相對(duì)越少，如圖3.2所示。

圖3.2 能效等級(jí)說(shuō)明

在能效比計(jì)算的過(guò)程中，空調(diào)實(shí)際輸入功率的測(cè)試尤其重要，目前大部分廠家在家電行業(yè)功率測(cè)量的首選還是功率計(jì)，既能夠完成對(duì)電壓、電流、功率、能耗等基本功能的測(cè)試，又可以對(duì)輸入端電壓、電流進(jìn)行諧波等初步分析和檢測(cè)。

在家電的檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)中，高精度功率計(jì)成為不可缺少的檢測(cè)利器。ZLG致遠(yuǎn)電子的PA310功率計(jì)，基本功率精度可以達(dá)到0.1%，三通道可完成對(duì)三相交流電的測(cè)試，且最高500KS/s采樣率，300KHz帶寬，標(biāo)配同步測(cè)量諧波(高達(dá)50次)與總諧波失真(THD)，符合IEC61000-4-7諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠解決目前變頻家電行業(yè)因諧波引發(fā)的測(cè)試不精準(zhǔn)的情況;配合本身對(duì)功耗和諧波的測(cè)試功能，利用可達(dá)100ms的快速數(shù)據(jù)更新周期能夠完美實(shí)現(xiàn)對(duì)目前家電輸入端的功率測(cè)試。

二、變頻空調(diào)等變頻家電測(cè)試的測(cè)試方案

越來(lái)越多的家電產(chǎn)品都采用了變頻技術(shù)，那變頻家電測(cè)試的難點(diǎn)到底在哪里呢?

全球氣候變暖逐漸變成人們茶余飯后談?wù)摰脑掝}，不僅引起了大眾的關(guān)注，工業(yè)界也行動(dòng)起來(lái)，大力推進(jìn)節(jié)能和使用替代能源。如由節(jié)能法、能源之星等組成的功耗削減舉措對(duì)家電產(chǎn)品的運(yùn)行模式就提出了要求。

這里我們以空調(diào)為例，來(lái)跟大家分享下變頻家電的測(cè)試的難點(diǎn)到底在哪里呢?

越來(lái)越多的家電產(chǎn)品都采用了變頻技術(shù)，在節(jié)約能耗的同時(shí)亦令產(chǎn)品的波形信號(hào)發(fā)生了畸變。而且由于變頻的應(yīng)用導(dǎo)致在家電運(yùn)行過(guò)程中，頻繁地改變工作狀態(tài)，導(dǎo)致工作電流發(fā)生大范圍變化，電流可從幾十安降到幾毫安。那么，到底什么樣的儀器才能滿足對(duì)空調(diào)等變頻家電的測(cè)試測(cè)量要求呢?

1、測(cè)試難點(diǎn)

變頻家電在節(jié)約能耗的同時(shí)亦令產(chǎn)品的波形信號(hào)容易發(fā)生畸變。這些畸變的波形都是非正弦信號(hào)，如脈沖波、三角波、矩形波、梯形波和脈沖波等，含有豐富的高頻諧波分量。普通的功率計(jì)由于采樣率與帶寬限制，無(wú)法對(duì)高頻成分進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，因此其測(cè)量值與真實(shí)值存在巨大差距。

一般的功率測(cè)量?jī)x器在積分模式下只允許同一量程下進(jìn)行功率測(cè)量，無(wú)法滿足對(duì)變頻家電功率的正確測(cè)量。

2、解決方案

那應(yīng)該如何解決這些測(cè)量難點(diǎn)呢?致遠(yuǎn)電子PA300系列功率計(jì)具有以下特性：

l 最高500KS/s采樣率，300KHz帶寬;

l 標(biāo)配同步測(cè)量諧波(高達(dá)50次)與總諧波失真(THD)，符合IEC61000-4-7諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn);

l 在積分模式下能夠自動(dòng)切換量程，支持寬電流: 50μA~20A范圍測(cè)量;

l 功率測(cè)量精度高達(dá)0.1%;

l 標(biāo)配豐富的通信接口，USB Host、USB Device、GPIB、RS-232及以太網(wǎng)。

500KS/s采樣率：根據(jù)奈奎斯特采樣定律，儀器采樣率要高于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍。致遠(yuǎn)電子功率計(jì)具有500KS/s的采樣率，能夠測(cè)量畸變的波形中豐富的高次諧波。

300KHz帶寬：低帶寬的功率計(jì)，信號(hào)中的高頻成分被模擬前端電路濾除，從而造成能量丟失。致遠(yuǎn)電子功率計(jì)300KHz的帶寬完全滿足變頻家電等新技術(shù)產(chǎn)品的功耗測(cè)量。

對(duì)于電網(wǎng)中波動(dòng)的電壓電流，該如何測(cè)量可再現(xiàn)的諧波測(cè)量結(jié)果?根據(jù)IEC61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格規(guī)定，諧波測(cè)量的頻譜分析時(shí)間窗為10個(gè)周期，因此測(cè)量?jī)x器必須能防止諧波分析時(shí)出現(xiàn)的頻率混疊現(xiàn)象。同時(shí)，其采樣頻率需同步跟蹤輸入信號(hào)的基本頻率，從根源上杜絕頻譜泄露現(xiàn)象的產(chǎn)生。PA300系列功率計(jì)采用了純硬件模擬濾波器與鎖相環(huán)技術(shù)，避免了頻率混疊與頻譜泄露的發(fā)生。保證了諧波測(cè)量的可再現(xiàn)性。

PA300系列功率計(jì)采用全新的設(shè)計(jì)架構(gòu)，在低功耗測(cè)量方面進(jìn)行多項(xiàng)優(yōu)化，具有更高的功率因數(shù)精度，非常適合于待機(jī)的功耗測(cè)量。而且高達(dá)50次的諧波分析功能為您更準(zhǔn)確分析波形質(zhì)量。同時(shí)，該系列功率計(jì)在積分模式下可以自動(dòng)切換量程的功能為變頻家電功率的準(zhǔn)確測(cè)量提供了保障。

PA300系列功率計(jì)具有最高500KS/s采樣率，300KHz帶寬，針對(duì)變頻家電采取的積分模式下可以自動(dòng)切換量程的功能，并且支持寬電流的輸入等特性對(duì)工作功耗的測(cè)試提供了可靠的功率測(cè)量解決方案。

三、電磁爐等大電流設(shè)備的測(cè)量解決方案

隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，IH(感應(yīng)加熱)電磁爐以其更加安全的性能逐步取代了燃?xì)庠罹?。IH電磁爐利用大電流產(chǎn)生強(qiáng)大的熱電能并轉(zhuǎn)化成熱能。這樣的大電流設(shè)備的測(cè)試測(cè)量又對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了怎樣的要求呢?

“全電氣化”在不知不覺(jué)中已經(jīng)融入進(jìn)了我們的生活，像廚房用具、熱水器及其他家用設(shè)備均通過(guò)電力來(lái)驅(qū)動(dòng)。隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，IH(感應(yīng)加熱)電磁爐以其更加安全的性能逐步取代了燃?xì)庠罹?。IH電磁爐利用大電流產(chǎn)生強(qiáng)大的熱電能并轉(zhuǎn)化成熱能。

這樣的大電流設(shè)備的測(cè)試測(cè)量又對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了怎樣的要求呢?

1、測(cè)試要求

A、是否支持寬電流范圍直接輸入的功能?

B、測(cè)量項(xiàng)的精度是否可靠?可否實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和記錄所有測(cè)試項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，以便了解設(shè)備的工作狀態(tài)?

隨著家用設(shè)備的逐步改善，測(cè)量?jī)x器的研制也是緊跟其后，廣州致遠(yuǎn)電子的PA310功率計(jì)的設(shè)計(jì)完全考慮到了現(xiàn)代家電的變化趨勢(shì)，可以為您在測(cè)量IH電磁爐這樣的大電流設(shè)備時(shí)提供合適的解決方案。

2、解決方案

流經(jīng)IH電磁爐的大電流可以直接輸入到PA310，無(wú)需電流傳感器或其他設(shè)備即可測(cè)量電壓、電流、功率、諧波失真(THD)以及其他參數(shù)。

l 直接輸入大電流：20Arms;

單分流器設(shè)計(jì)的功率計(jì)往往精度低，并且溫漂非常大。PA310功率計(jì)采用了雙分流器技術(shù)，電流可以直接輸入量程從5mA-20A，無(wú)需電流傳感器便可直接連接IH電磁爐與功率計(jì)。

l 高精度功耗測(cè)量：0.1%;

功率計(jì)的功率測(cè)量精度可達(dá)0.1%，由于雙分流器技術(shù)的應(yīng)用，可以保持分流電阻的溫度穩(wěn)態(tài)變化，降低溫漂，可以實(shí)現(xiàn)從小電流到大電流測(cè)量時(shí)都能保證0.1%的功率測(cè)量精度。

最多可同時(shí)顯示4個(gè)測(cè)量項(xiàng)，并且支持同步測(cè)量諧波(最高可達(dá)50次)和總諧波失真。且標(biāo)配有專門(mén)的PAM上位機(jī)分析軟件，監(jiān)測(cè)和記錄所有測(cè)試項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。

PA310功率計(jì)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，不僅可以進(jìn)行大電流設(shè)備直接測(cè)量，而且在大電流測(cè)量時(shí)仍能保證高達(dá)0.1%的基本精度。